畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)的設(shè)計(jì)

稈作為燃料的廣泛應(yīng)用可以有效緩解資源過度開發(fā)和環(huán)境惡化等問題，推動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、促進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)、提高人們生活質(zhì)量。農(nóng)作物殘余秸稈收集粉碎可以提高其使用性能，發(fā)揮出它的最大利用價(jià)值，依據(jù)需求將秸稈進(jìn)行不同粒度的粉碎處理，并對(duì)粉末壓塊提高運(yùn)輸便捷性，可以拓寬其使用范圍，同時(shí)也是解決秸稈綜合利用瓶頸問題的關(guān)鍵。秸稈粉碎是解決當(dāng)前農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中主要廢棄物的處理和綜合利用過程中的核心工藝，粉碎后不同粒度的秸稈顆?？赏ㄟ^微生物處理快速轉(zhuǎn)化為有機(jī)肥，可直接作為牲畜飼料，亦可作為工業(yè)原料，壓縮運(yùn)離田地。因此，根據(jù)要求和用途的不同，將不同性質(zhì)的秸稈粉碎成不同粒度的顆粒是解決秸稈產(chǎn)業(yè)化綜合利用的關(guān)鍵。研究設(shè)計(jì)秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)具有多方面價(jià)值：社會(huì)價(jià)值、環(huán)境價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值，推動(dòng)秸稈材料處理設(shè)備及技術(shù)的發(fā)展，滿足不同產(chǎn)業(yè)需求。首先社會(huì)價(jià)值，經(jīng)過粉碎處理的秸稈可以用于多種用途，填補(bǔ)產(chǎn)業(yè)發(fā)展空缺，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。生態(tài)價(jià)值：使用秸稈材料代替化石能源，能夠減少污染物排放，降低礦物開采，有效改善生態(tài)環(huán)境。經(jīng)濟(jì)價(jià)值：秸稈粉碎后可作為某些高端產(chǎn)品的制作原料，經(jīng)濟(jì)價(jià)值指數(shù)性增長(zhǎng)，增加農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)性收入，創(chuàng)造出更大的社會(huì)財(cái)富。因此，秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)的設(shè)計(jì)研究具有及其重大的社會(huì)、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)意義。1.3秸稈處理設(shè)備研究現(xiàn)狀1.3.1國(guó)內(nèi)秸稈處理設(shè)備研究現(xiàn)狀國(guó)內(nèi)秸稈粉碎設(shè)備的研究起步較晚，目前有多所大學(xué)和多個(gè)研究機(jī)構(gòu)的學(xué)者在進(jìn)行探索研究，貴州大學(xué)學(xué)者制造出用于粉碎青桿秸稈的設(shè)備，使用臥式機(jī)架，總功率為5千瓦。設(shè)備粉碎過程為：將秸稈經(jīng)入料口送到粉碎腔，轉(zhuǎn)軸上設(shè)置的快速轉(zhuǎn)動(dòng)的刀具和定刀具聯(lián)合將秸稈剪斷成初始長(zhǎng)度，然后物料下落進(jìn)入鋸齒板構(gòu)成的磨碎腔，物料受到轉(zhuǎn)軸上螺旋刀具的剪切力，在剪碎的過程中隨刀具的螺旋輸送作用移動(dòng)，最終完成粉碎的秸稈材料由出料口排出進(jìn)行收集。該形式粉碎設(shè)備刀具構(gòu)造使得物料粉碎次數(shù)增多，效果良好，適用性與實(shí)用性強(qiáng)，同時(shí)設(shè)備操縱安全簡(jiǎn)便，能耗低，物料的粉碎粒度大小可調(diào)。位于南京市隸屬于國(guó)家農(nóng)業(yè)部的農(nóng)機(jī)研究院制造出一款多用途秸稈粉碎設(shè)備，輸出功率為30千瓦，是一臺(tái)中大型設(shè)備，主要組成機(jī)構(gòu)有機(jī)架主體、粉碎工作腔、錘擊粉碎腔、動(dòng)力傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。進(jìn)行粉碎工作時(shí)，秸稈材料受重力下落進(jìn)入錘擊粉碎腔，進(jìn)入后持續(xù)被快速回轉(zhuǎn)的動(dòng)刀具剪切、錘擊、揉切、摩擦等作用碾壓為線狀，然后進(jìn)入到粉碎腔粉碎為更細(xì)小的粒度，完成后經(jīng)篩網(wǎng)過濾送出。該設(shè)備特點(diǎn)為輸出功率大，生產(chǎn)穩(wěn)定性強(qiáng)，耗電量少，適宜進(jìn)行大量不間斷粉碎工作。陜西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)者制造出鋸切粉碎機(jī)，工作過程為：使用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，主軸上布置切割鋸片隨主軸快速轉(zhuǎn)動(dòng)，秸稈在入料口位置被裝置夾緊，主軸鋸片對(duì)秸稈進(jìn)行持續(xù)切割與擊打使其粉碎為線狀，在高速回轉(zhuǎn)鋸片產(chǎn)生的風(fēng)力作用下線狀秸稈碎屑進(jìn)入設(shè)備底部，在扇葉作用下由排料口排出。該設(shè)備粉碎生產(chǎn)過程效率高，耗電量小，操作安全簡(jiǎn)便。河南農(nóng)業(yè)大學(xué)研究人員制造出具備二次粉碎功能的粉碎設(shè)備，用于對(duì)粗材料纖維、高韌性的秸稈的粉碎工作。設(shè)備在兩根平行的回轉(zhuǎn)軸上裝備了具有交叉結(jié)構(gòu)的鋸齒動(dòng)刀具對(duì)秸稈進(jìn)行粉碎，具備兩級(jí)粉碎裝置，第一級(jí)使用上述交叉結(jié)構(gòu)回轉(zhuǎn)刀具，第二級(jí)粉碎使用具有雙刃的長(zhǎng)方形刀具粉碎。該設(shè)備適用于粗纖維、大韌性秸稈材料加工，穩(wěn)定性強(qiáng)、制造成本低、生產(chǎn)效果好。河北農(nóng)業(yè)大學(xué)研究員制造出可置于收割機(jī)后端的秸稈粉碎設(shè)備，可安裝于收割機(jī)上，由其提供動(dòng)力。工作時(shí)收割機(jī)在土地上切斷收集秸稈送入粉碎機(jī)，材料第一次粉碎由旋轉(zhuǎn)圓盤刀具完成，材料進(jìn)入粉碎設(shè)備內(nèi)部后，粉碎腔內(nèi)的動(dòng)刀具和靜刀具聯(lián)合完成二次粉碎。該設(shè)備針對(duì)小麥和玉米等處于田地中的秸稈材料，可以和收割機(jī)進(jìn)行配合工作，具有功耗低，快速便捷的優(yōu)點(diǎn)。吉林農(nóng)機(jī)研究院制造出同時(shí)具備鍘切、粉碎、揉切的組合粉碎方式的設(shè)備，適用于包括粗纖維、高韌性、水分高的多種作業(yè)材料，針對(duì)飼料用秸稈加工最為適用，粉碎粒度細(xì)致，耗電量小、生產(chǎn)效率高。又有一些學(xué)者將現(xiàn)有設(shè)備功能集于一身，制造出復(fù)合式粉碎設(shè)備，又具備自動(dòng)化送料機(jī)構(gòu)，節(jié)省勞動(dòng)強(qiáng)度，提高粉碎生產(chǎn)率。1.3.2國(guó)外秸稈處理設(shè)備研究現(xiàn)狀國(guó)外研究機(jī)構(gòu)和設(shè)備生產(chǎn)廠商專業(yè)針對(duì)秸稈粉碎的設(shè)備較少，主要產(chǎn)品和研究方向?yàn)橥ㄓ眯蛯I(yè)化粉碎設(shè)備。美國(guó)農(nóng)機(jī)制造廠設(shè)計(jì)的多功能粉碎設(shè)備，適用于不同材質(zhì)、不同水分、不同尺寸的多種材料的粉碎加工，同時(shí)設(shè)備狀態(tài)可根據(jù)加工材料進(jìn)行調(diào)整。設(shè)備可以使用電力驅(qū)動(dòng)或者柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，粉碎機(jī)構(gòu)為旋轉(zhuǎn)刀刃。該設(shè)備產(chǎn)量可以達(dá)到每小時(shí)160噸。設(shè)備的動(dòng)刀具刃型是圓錐形，同時(shí)設(shè)備動(dòng)力性強(qiáng)，能夠快速穩(wěn)定粉碎多種材料，配合保護(hù)機(jī)構(gòu)可以有效聚攏收集碎屑，工作過程中設(shè)備聲響也非常低。意大利某家設(shè)備企業(yè)制造出一種立式粉碎機(jī)，此設(shè)備工作時(shí)材料和錘型刀具的接觸面積大，刀具同時(shí)擊打的材料數(shù)量多，同時(shí)較粗物料對(duì)于篩面的摩擦降低，材料溫度不會(huì)增長(zhǎng)較大。粉碎腔內(nèi)設(shè)置筒形篩網(wǎng)，增加篩網(wǎng)有效面積，通過的材料增多在某種意義上可提高產(chǎn)量。為提高設(shè)備使用壽命，粉碎腔內(nèi)壁安裝耐磨元件，同時(shí)能夠減少運(yùn)行噪音。設(shè)備配備自動(dòng)化上料機(jī)構(gòu)，自動(dòng)調(diào)整生產(chǎn)速度，還安裝雜物篩查設(shè)備，防止雜物損壞設(shè)備粉碎刀具。美國(guó)某農(nóng)業(yè)機(jī)械制造企業(yè)設(shè)計(jì)出一種用于粉碎樹木枝條的設(shè)備，機(jī)器可以使用卡車牽引運(yùn)輸，加工枝條直徑范圍跨度大，適應(yīng)能力較強(qiáng)，而且加工效率可觀。加工過程中設(shè)備震動(dòng)和噪音較小，設(shè)備穩(wěn)定性強(qiáng)，輸出動(dòng)力強(qiáng)勁。日本某制造企業(yè)生產(chǎn)出一種粉碎樹木枝葉的機(jī)器設(shè)備，具有二級(jí)粉碎功能，利用液壓和氣壓共同伺服驅(qū)動(dòng)。工作時(shí)送料機(jī)構(gòu)將樹木枝葉送達(dá)，快速轉(zhuǎn)動(dòng)的筒式刀具把物料剪切為小片，進(jìn)入粉碎腔后材料加工成直徑2毫米左右的木質(zhì)顆粒，粉碎完成后的顆?？梢陨a(chǎn)肥料、用于耕地表層的覆蓋物或者作為培養(yǎng)食用菌的基底。該設(shè)備材料輸送速度、材料壓緊力均可做調(diào)整，每小時(shí)可以生產(chǎn)3立方米碎屑。德國(guó)一家設(shè)備公司制造出一臺(tái)臥式布置的精細(xì)粉碎機(jī)，創(chuàng)新之處在于粉碎部分和鼓風(fēng)部分使用同一根軸，在粉碎腔中高速同步回轉(zhuǎn)。設(shè)備設(shè)置2級(jí)粉碎機(jī)構(gòu)，加工完成的材料能夠從粉碎腔篩孔分離，未完成的材料直至加工完成才會(huì)被分離，機(jī)器具有除雜除渣機(jī)構(gòu)，從而保證產(chǎn)品的純凈度和粒度水平。粉碎機(jī)本能耗低、效率高、操作安全便捷、加工顆粒大小方便調(diào)整。在科學(xué)水平提高的基礎(chǔ)上，電動(dòng)機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)逐漸成熟，多樣的變頻機(jī)構(gòu)層出不窮，并且逐漸運(yùn)用到粉碎設(shè)備上，可以有效提高設(shè)備的加工效率、改善工藝質(zhì)量、進(jìn)一步降低能耗。1.4研究?jī)?nèi)容查閱資料和文獻(xiàn)，研究農(nóng)作物秸稈的使用價(jià)值、認(rèn)識(shí)秸稈粉碎設(shè)備的研究意義，了解秸稈粉碎方式的具體分類，認(rèn)識(shí)目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于秸稈粉碎設(shè)備的研究現(xiàn)狀。對(duì)秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)的總體結(jié)構(gòu)、各部分機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算；（3）使用SolidWorks軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行三維建模，使用AutoCAD軟件繪制設(shè)備總裝配圖、各機(jī)構(gòu)裝配圖、主要零件的零件圖。2秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)總體設(shè)計(jì)2.1秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)工作原理平板小車可以由車輛牽引載著整體機(jī)構(gòu)行駛，是一種移動(dòng)式工作設(shè)備，適用于大部分地形和區(qū)域的粉碎作業(yè)，較為便捷。對(duì)仍生長(zhǎng)在田地間的秸稈進(jìn)行粉碎工作時(shí)，位于平板車后方的秸稈收集機(jī)構(gòu)把位于田地上的秸稈從根部剪斷，進(jìn)行秸稈收集聚攏以及送料的工作，秸稈被送到粉碎機(jī)構(gòu)入料口處，被粉碎刀具進(jìn)行粉碎。粉碎完成碎料下落至輸送帶，輸送至壓塊機(jī)構(gòu)進(jìn)行壓塊作業(yè)，壓塊后的秸稈可調(diào)整長(zhǎng)度被切斷刀斷開，便于秸稈碎料的儲(chǔ)存運(yùn)輸。粉碎設(shè)備總長(zhǎng)度為5.2m，總高度為2.4m，總寬度為2.8米。2.2秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)結(jié)構(gòu)組成對(duì)秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)進(jìn)行主體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)備主要由秸稈收集機(jī)構(gòu)、牽引式車體、秸稈粉碎機(jī)構(gòu)、秸稈壓塊機(jī)構(gòu)、操縱控制裝置等組成。圖2.1為秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)三維模型，所有機(jī)構(gòu)都布置在一臺(tái)平板車的底板上，平臺(tái)車有車輪可方便牽引運(yùn)輸，秸稈收集機(jī)構(gòu)安裝在平板車的后部使用鉸鏈鉸接，粉碎機(jī)構(gòu)布置在平板車底板中部，其后方設(shè)置安裝壓塊裝置，平板車的前端為操縱控制機(jī)構(gòu)。圖2.1秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)三維模型2.3秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)傳動(dòng)方案本文中設(shè)計(jì)的秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)自身不具備驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，進(jìn)行秸稈處理工作時(shí)可使用拖拉機(jī)進(jìn)行牽引。秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)上配備的壓碎機(jī)構(gòu)、粉碎機(jī)構(gòu)等都是電力驅(qū)動(dòng)的，電力來源為一體機(jī)上配備的發(fā)電機(jī)。秸稈粉碎機(jī)構(gòu)由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，兩級(jí)粉碎輥使用V型皮帶進(jìn)行傳動(dòng)，皮帶輸送機(jī)構(gòu)使用V型皮帶進(jìn)行傳動(dòng)；秸稈壓塊機(jī)構(gòu)使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)和壓塊輥采用聯(lián)軸器直接傳動(dòng)。3.秸稈收集裝置設(shè)計(jì)3.1秸稈收集裝置結(jié)構(gòu)組成秸稈收集裝置底部設(shè)置有剪斷刀具，在牽引移動(dòng)過程中可以將秸稈由根部剪斷，內(nèi)部還安裝一具有傾斜角度的輸送板，可將裁剪下的秸稈輸送進(jìn)粉碎機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)連貫生產(chǎn)。秸稈收集裝置可以實(shí)現(xiàn)秸稈切斷、收集、輔助送料功能，在與車身連接處使用鉸鏈機(jī)構(gòu)，距地面高度可進(jìn)行調(diào)整，收集裝置尺寸參數(shù)為：總長(zhǎng)度1.6m，總寬度2m，總高度0.95m。3.2秸稈收集裝置三維建模使用SolidWorks三維繪圖軟件為秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)的收集裝置建立三維模型，依次繪制秸稈收集裝置殼體、輸送導(dǎo)板、切斷機(jī)構(gòu)等，然后將各個(gè)零件按照裝配關(guān)系配合起來，秸稈收集裝置的三維模型如圖3.1所示。圖3.1秸稈收集裝置三維模型4秸稈粉碎裝置設(shè)計(jì)4.1秸稈粉碎裝置工作原理為了使處理的秸稈粉碎粒度更加細(xì)致，本設(shè)計(jì)秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)中的秸稈粉碎裝置使用了兩級(jí)粉碎處理機(jī)構(gòu)，秸稈可以在裝置中完成兩次粉碎。機(jī)構(gòu)上方的第一級(jí)粉碎刀具是兩個(gè)上下布置對(duì)裝的切斷粉碎輥，機(jī)構(gòu)下方的第二級(jí)粉碎刀具是兩個(gè)左右布置的精細(xì)粉碎輥，采用二級(jí)粉碎模式，上方粉碎刀具將入料口處秸稈初步剪斷粉碎，下方粉碎刀具更加致密，使秸稈粉碎粒度進(jìn)一步降低，最終粉碎完成的材料落到輸送皮帶上排出。4.2秸稈粉碎裝置結(jié)構(gòu)組成圖4.1為秸稈粉碎裝置的三維模型，動(dòng)力由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供，通過傳動(dòng)皮帶的動(dòng)力傳遞，一級(jí)粉碎輥、二級(jí)粉碎輥、輸送皮帶輥均可高速運(yùn)轉(zhuǎn)。秸稈粉碎裝置結(jié)構(gòu)組成有：粉碎裝置殼體機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)皮帶、一級(jí)粉碎輥、二級(jí)粉碎輥、輸送帶等。圖4.1秸稈粉碎裝置三維模型秸稈粉碎機(jī)構(gòu)采用二級(jí)粉碎模式，上方粉碎刀具將入料口處秸稈初步剪斷粉碎，下方粉碎刀具更加致密，使秸稈粉碎粒度進(jìn)一步降低，最終粉碎完成的材料落到輸送皮帶上排出。圖4.1為秸稈粉碎裝置的三維模型，動(dòng)力由一臺(tái)電動(dòng)機(jī)提供，通過傳動(dòng)皮帶的動(dòng)力傳遞，一級(jí)粉碎輥、二級(jí)粉碎輥、輸送皮帶輥均可高速運(yùn)轉(zhuǎn)。秸稈粉碎裝置結(jié)構(gòu)組成有：粉碎裝置殼體機(jī)架、電動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)皮帶、一級(jí)粉碎輥、二級(jí)粉碎輥、輸送帶等。圖4.2是秸稈二級(jí)粉碎輥的裝配關(guān)系圖，從右端至左端的裝配零件依次是：二級(jí)輥傳動(dòng)皮帶輪、輥體、右側(cè)透蓋、螺栓、密封圈、調(diào)整墊片、機(jī)架、深溝球軸承、軸套、深溝球軸承、調(diào)整墊片、密封圈、螺栓、左側(cè)端蓋。圖4.3為秸稈輸送帶裝配關(guān)系圖，從右端至左端的裝配順序依次是：右側(cè)端蓋、螺栓、調(diào)整墊片、深溝球軸承、機(jī)架、輸送帶輥體、機(jī)架、深溝球軸承、調(diào)整墊片、螺栓、左側(cè)端蓋。圖4.2秸稈粉碎輥裝配關(guān)系圖圖4.3秸稈輸送帶裝配關(guān)系圖4.3帶傳動(dòng)參數(shù)計(jì)算校核秸稈粉碎裝置是該設(shè)備的核心部件，工作時(shí)電動(dòng)機(jī)需要帶動(dòng)一級(jí)粉碎輥、二級(jí)粉碎輥、輸送帶輥的運(yùn)動(dòng)，所以工作強(qiáng)度較大，功率要求比較高，選擇的電動(dòng)機(jī)首先功率需要滿足工作要求，適應(yīng)長(zhǎng)時(shí)間的粉碎工作，粉碎裝置的電動(dòng)機(jī)選擇為三相異步電動(dòng)機(jī)，型號(hào)為Y132S2-2：電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)見表4.1。表4.1電動(dòng)機(jī)具體參數(shù)序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)1型號(hào)Y132M-42額定功率P7.5kW3額定電流15A4轉(zhuǎn)動(dòng)速度n2900r/min5效率η86.2%6功率因數(shù)0.88首先計(jì)算電機(jī)扭矩，使用式4-1進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算得到實(shí)際扭矩T為21.3N·m（4-1）粉碎裝置的粉碎輥之間的平行軸間的動(dòng)力傳遞使用V型皮帶完成。傳動(dòng)功率Pd計(jì)算查閱資料，如果設(shè)備每次工作時(shí)長(zhǎng)為八小時(shí)，工況系數(shù)Ka選取為1.3，傳動(dòng)功率Pd使用式4-2進(jìn)行計(jì)算：（4-2）初級(jí)轉(zhuǎn)速為2900r/min，功率為9.75kw，選擇A型皮帶。從動(dòng)端轉(zhuǎn)速n2計(jì)算刀具頭部線速度v選取為60m/s，刀具頂部到回轉(zhuǎn)中心距離l為250mm，從動(dòng)端轉(zhuǎn)速n2使用式4-3計(jì)算：(4-3)取從動(dòng)端轉(zhuǎn)速n2為2300r/min。計(jì)算帶輪直徑查閱資料，初次選取小帶輪直徑d1為125mm，d2使用式4-4計(jì)算：(4-4)計(jì)算帶速vd使用式4-5計(jì)算(4-5)帶長(zhǎng)、中心距中心距a0選取使用式4-6計(jì)算：(4-6)先取a0為500mm。皮帶長(zhǎng)度L0使用式4-7計(jì)算：1448.4mm(4-7)選取皮帶長(zhǎng)度Ld為1500mm。中心距a使用式4-8計(jì)算：（4-8）皮帶包角驗(yàn)證使用4-9進(jìn)行計(jì)算：(4-9)包角大于120°所以合格。初壓力、壓軸力計(jì)算分別使用式4-10和式4-11計(jì)算：(4-10)（4-11）5秸稈壓塊裝置設(shè)計(jì)5.1秸稈壓塊裝置工作原理秸稈壓塊裝置使用雙螺旋擠壓輥進(jìn)行壓塊工作，經(jīng)過粉碎的秸稈材料通過粉碎裝置的材料輸送帶傳遞出來，落到壓塊機(jī)構(gòu)上方的漏斗中，壓塊機(jī)構(gòu)使用電動(dòng)機(jī)直連驅(qū)動(dòng)雙螺旋擠壓輥對(duì)碎屑施加擠壓輸送作用至另一端，過程中完成壓塊作業(yè)，物料最終由排料口排出，經(jīng)過切斷后形成長(zhǎng)方體物料塊，方便后續(xù)使用運(yùn)輸。5.2秸稈壓塊裝置結(jié)構(gòu)組成圖4.1為秸稈壓塊裝置的三維模型，機(jī)構(gòu)主要組成零件為：入料漏斗、機(jī)身殼體、電動(dòng)機(jī)、雙螺旋擠壓輥、出料口等，圖4.2是雙螺旋擠壓輥的零件模型圖，輥上焊接雙螺旋式刀具葉片，擠壓輸送效果較高。圖4.3是秸稈壓塊裝置中雙螺旋擠壓輥的裝配關(guān)系圖，從左端至右端的零部件裝配關(guān)系為：電動(dòng)機(jī)、彈性聯(lián)軸器、雙螺旋擠壓輥、左側(cè)透蓋、螺栓、調(diào)整墊片、機(jī)身殼體、深溝球軸承、深溝球軸承、機(jī)身殼體、調(diào)整墊片、螺栓、右側(cè)端蓋。每個(gè)零件保證裝配精度，緊密連接，配合工作，使得秸稈粉碎機(jī)構(gòu)能夠穩(wěn)定進(jìn)行壓塊工作。1-電動(dòng)機(jī)；2-雙螺旋擠壓輥；3-機(jī)身殼體；4-入料口；5-出料口圖4.1秸稈壓塊裝置三維模型圖4.2雙螺旋擠壓輥輥零件模型圖4.3雙螺旋擠壓裝置裝配關(guān)系圖5.3壓塊裝置功率計(jì)算及校核相比于秸稈粉碎機(jī)構(gòu)，秸稈壓塊機(jī)構(gòu)的工作強(qiáng)度較小，輸出功率要求較小，進(jìn)行電動(dòng)機(jī)選型時(shí)主要考慮連續(xù)工作性能與散熱性能，使用較大功率的三相異步電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y200L1-6，詳細(xì)參數(shù)如表5.1所示。表5.1粉碎裝置三相異步電動(dòng)機(jī)參數(shù)序號(hào)參數(shù)名稱參數(shù)1型號(hào)Y200L1-62額定功率18.5kW3額定電流37.7A4轉(zhuǎn)動(dòng)速度970r/min5額定轉(zhuǎn)矩2.0N·m壓塊功率計(jì)算：通過查閱資料得到秸稈粉末在進(jìn)行壓塊時(shí)，對(duì)壓塊螺旋壓塊輥的阻力約為0.8KN，雙螺旋壓塊輥的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為100r/min，螺旋壓塊輥的直徑為390mm，由式5-1計(jì)算壓塊裝置總功率：（5-1）經(jīng)過計(jì)算得到壓塊機(jī)構(gòu)工作時(shí)的功率為15.6kw，所選用的三相異步電動(dòng)機(jī)的額定功率為18.5kw，電動(dòng)機(jī)額定功率大于壓塊裝置壓塊工作時(shí)功率，所選用的電動(dòng)機(jī)滿足使用需求。6秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)功率計(jì)算及校核6.1秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)功率計(jì)算（1）粉碎功率計(jì)算通過查閱秸稈處理設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算相關(guān)資料，秸稈在進(jìn)行粉碎加工時(shí)，切斷阻力FS約為3.3KN，受動(dòng)載荷影響，秸稈粉碎時(shí)周向切斷阻力Fx可使用式6-1計(jì)算:(6-1)其中，Kd為動(dòng)載荷影響系數(shù)，取1.2計(jì)算得到秸稈粉碎時(shí)周向切斷阻力Fx為3.96KN，使用式6-2計(jì)算單位長(zhǎng)度切割力F：(6-2)其中，g為重力加速度；b為刀具切割長(zhǎng)度，取260mm。計(jì)算得到單位長(zhǎng)度切割力F為1.55kg/mm，切割功率Pq計(jì)算使用式6-3：（6-3）其中，L為入料口長(zhǎng)度，取1750mm；H為入料口高度，取200mm；n為切段刀具輥轉(zhuǎn)動(dòng)速度，取2300r/min；k為刀具數(shù)量，取12。計(jì)算得到，切割功率Pq為2.45kw，粉碎功率Pf使用式6-4進(jìn)行計(jì)算：(6-4)其中，D為刀具輥直徑，取300mm；B為粉碎腔寬度，取1700mm；v為切割速度，取60m/sK0為修正系數(shù)，取0.65。計(jì)算得到粉碎功率Pf為47.1kw。（2）秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)總功率設(shè)備總功率為65.15kw。6.2重點(diǎn)零件校核對(duì)粉碎輥主軸校核，粉碎輥主軸受三個(gè)力分別是：深溝球軸承反作用力、粉碎刀具離心力、皮帶傳動(dòng)壓軸力。圖6.1為主軸簡(jiǎn)化模型。圖6.1粉碎輥主軸簡(jiǎn)化模型上文計(jì)算得到壓軸力FQ為1065.3N，刀具離心力FL為67.5N，列力學(xué)平衡方程計(jì)算軸承反作用力，圖6.2為粉碎輥主軸垂直方向受力圖。圖6.2粉碎輥主軸垂直方向受力帶入數(shù)據(jù)計(jì)算，軸承反作用力RBV為1958.88N，RPV為197.31N。（1）計(jì)算彎矩：（2）計(jì)算扭矩軸上功率：主軸扭矩：當(dāng)量彎矩計(jì)算合成彎矩：當(dāng)量彎矩：使用式6-5計(jì)算，(6-5)其中，α為脈動(dòng)系數(shù)，取0.6。（4）彎扭合成強(qiáng)度校核截面使用式6-6進(jìn)行計(jì)算，（6-6）主軸B處彎矩最大，截面積也為最小，僅需校核B處就可以，主軸使用45號(hào)鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理以后的許用彎曲應(yīng)力,所以粉碎輥主軸的強(qiáng)度滿足使用要求。結(jié)論與展望通過查閱相關(guān)資料與文獻(xiàn)，了解了農(nóng)作物秸稈作為生物質(zhì)材料具有極高的社會(huì)價(jià)值、環(huán)境價(jià)值、經(jīng)濟(jì)價(jià)值；認(rèn)識(shí)到秸稈粉碎設(shè)備的研究具有非常重要的意義，認(rèn)識(shí)到目前正在使用的四種秸稈粉碎方式以及各自的粉碎原理、設(shè)備構(gòu)造，了解了目前國(guó)內(nèi)機(jī)構(gòu)和廠商所研究制造的秸稈粉碎設(shè)備的研究現(xiàn)狀，以上均對(duì)秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)的設(shè)計(jì)提供借鑒。對(duì)秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)的總體結(jié)構(gòu)、收集裝置、粉碎裝置、壓塊裝置等各部分機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算；使用SolidWorks軟件對(duì)設(shè)備進(jìn)行三維建模，使用AutoCAD軟件繪制設(shè)備總裝配圖、各機(jī)構(gòu)裝配圖、主要零件的零件圖。完成了秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)的所有設(shè)計(jì)工作以及說明書的撰寫，研究結(jié)果對(duì)于后續(xù)相關(guān)秸稈粉碎處理設(shè)備的設(shè)計(jì)工作具有一定的指導(dǎo)意義。下一步工作中，需要提高自身文獻(xiàn)整理查閱能力、外文文獻(xiàn)翻譯閱讀能力，以期實(shí)現(xiàn)更廣闊的信息搜集工作。對(duì)于秸稈收集粉碎壓塊一體機(jī)設(shè)計(jì)方面，需要持續(xù)進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)，引入新思路和新方法，設(shè)計(jì)創(chuàng)新結(jié)構(gòu)組成。學(xué)習(xí)使用有限元分析軟件更深一步分析設(shè)備的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，仿真工作狀態(tài)發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)缺陷并指導(dǎo)改進(jìn)，設(shè)計(jì)之路沒有最好，創(chuàng)新之路沒有盡頭。致謝參考文獻(xiàn)[1]郭超凡,李粵,姚德宇,魏思林,吳紫晗,李媛.仿生香蕉秸稈粉碎裝置關(guān)鍵部件作業(yè)參數(shù)優(yōu)化與試驗(yàn)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2022,43(01):93-100.[2]馮莉,竇談,楊春梅,任長(zhǎng)清.稻草秸稈粉碎收集裝備的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2022,44(08):76-81.[3]王將,王曉燕,李洪文,何進(jìn),盧彩云,劉迪.水稻秸稈激蕩滑切與撕裂兩級(jí)切割粉碎裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2021,52(10):28-40.[4]劉鵬,何進(jìn),婁尚易,王英博,張振國(guó),林涵.異速圓盤動(dòng)態(tài)支撐式玉米秸稈粉碎裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2021,52(10):41-50.[5]賀寧波,李粵,郭超凡,張喜瑞,梁棟.香蕉秸稈粉碎還田機(jī)刀片優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)機(jī)化研究,2021,43(12):85-91.[7]王毅超,蔣永新,張佳喜,劉阿朋,董秋鵬,葉爾波拉提·鐵木爾,劉雄.二次拋送式棉秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2021,43(11):78-82.[8]劉鵬,何進(jìn),李艷潔,李洪文,王慶杰,盧彩云,張振國(guó),李紹華.異速對(duì)輥式玉米秸稈粉碎還田裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2020,36(14):69-79.[9]王立軍,張志恒,劉天華,王奕嬌,賈飛,姜佳旭.玉米收獲機(jī)割臺(tái)砍劈式莖稈粉碎裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào),2020,51(07):109-117.[10]李志強(qiáng),李粵,賀寧波,陳實(shí),張喜瑞,梁棟.縱向雙輥式香蕉秸稈粉碎還田機(jī)的設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2020,41(03):180-184.[11]王彬,于云峰,張喜瑞.異向雙輥式香蕉秸稈粉碎還田機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].中國(guó)農(nóng)機(jī)化學(xué)報(bào),2020,41(02):6-12.[12]張超凡,張群威,耿令新,湯志軍.玉米秸稈田間粉碎性能試驗(yàn)研究[J].農(nóng)機(jī)化研究,2020,42(09):156-159+165.[13]孫妮娜,王曉燕,李洪文,何進(jìn),王慶杰,王將,劉正道,王英博.差速鋸切式水稻秸稈粉碎還田機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2019,35(22):267-276.[14]牛國(guó)梁.機(jī)采棉立式秸稈粉碎還田機(jī)關(guān)鍵部件優(yōu)化設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D].石河子大學(xué),2021.[15]張志恒.玉米聯(lián)合收獲機(jī)割臺(tái)砍劈式秸稈粉碎裝置設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué),2021.[16]王毅超.二次拋送式棉秸稈粉碎還田機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué),2020.[17]梁彥超.組合式秸稈粉碎滅茬混土還田機(jī)設(shè)計(jì)與試驗(yàn)[D].山東理工大學(xué),2020.[18]劉維崗.秸稈粉碎特性分析及其粉碎設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化[D].貴州大學(xué),2019.[19]常科鋒.小型玉米秸稈粉碎器傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及優(yōu)化